大約7.17億年前，地球變成了"雪球"。幾乎所有海洋表麵都結出厚厚的冰，陸地變成了互相連接的"超級大陸"，表麵被1600多米厚的冰層覆蓋。然後，一切都改變了。火山噴發釋放出大量二氧化碳進入大氣層，它們吸收太陽的熱量並促使全球變暖。最終冰開始融化，海麵溫度達到48.9攝氏度到60攝氏度。到6.59億年前，世界已經從"雪球"變成了"溫室"。僅僅1400萬年後，冰又回來了，地球第二次變成"雪球"。
對於地球上的生命來說，上演這首"冰與火之歌"是非常重要的時期。澳大利亞國立大學的約翰·布勞克斯（Jochen Brocks）解釋稱，這個過程釋放了大量的營養物質，它們永久地改變了海洋，將其從簡單地由細菌為主導變成藻類占優勢的世界。反過來，藻類又徹底改變了海洋中的食物網，為越來越大、越來越複雜的生命進化鋪平了道路，比如第一代動物。如果海藻時代從未到來，可能也不會有如今的我們。
在海藻之前，海洋主要由細菌控製。這些微生物中的藍藻（cyanobacteria，又稱藍細菌）可以利用陽光支持的光合作用為自己製造食物。在這樣做時，它們為地球大氣中提供了大量氧氣，從而形成了海洋食物網的基礎。那是它們的世界。接著，在一個偶然事件中，一個古老而又複雜的細胞吞噬某個藍藻，並獲得其進行光合作用的能力。那個融合細胞隨後產生了所有的藻類和植物，從漂浮在海洋中的大量綠色浮遊生物，到包裹壽司卷的海藻，再到點綴森林的花朵和樹木等。
開始這一切的融合發生在9億到19億年前，有些科學家正試圖縮小這個時間範圍。但布勞克斯有不同的目標：他想知道的不是藻類起源於何時，而是它們何時變得對海洋食物網變得如此重要？它們什麼時候從單純的生存走向真正的繁榮？它們什麼時候取代藍藻作為世界上最頂級的光合作用係統？
為了找出這些問題的答案，布勞克斯轉向了石油公司開采石油時取出的沉澱物。這些沉澱物中依然保存著古代細菌和海藻的殘骸，這些細菌和藻類死後沉入海底。雖然它們的細胞早已消失，但組成它們的化學物質仍然存在。其他科學家曾經嚐試過對這些化學物質進行分析，但他們總是會發現奇怪的結果，因為鑽探機中的石油會汙染沉積物。這些石油來自侏羅紀，也就是1.45億到2億年前，所以它掩蓋了早期化學物質的存在。
當布勞克斯意識到這個問題後，他用工業機器磨去沉積物核心表麵攜帶的汙染物。他的團隊會把剩下的石頭磨成粉末，然後放進巨大的"咖啡機"裏。它會向粉末中注入溶劑，並提取出內部分子，從而產生一種棕色液體，看起來很像（幾乎就是）石油。布勞克斯和他的同事們在那種類似漿糊的物質中尋找2組特殊的化學品：甾烷（在藻類細胞中發現）和藿烷（在細菌細胞中發現）。通過比較這些物質的比例，他們可以計算出這些基團的相對數量隨時間推移發生了哪些改變。
研究人員們發現，在第一個"雪球"期間，以及其之前的幾千年中，細菌藿烷的比例大大超過藻類甾烷。但在地球解凍的間隔期內，也就是6.45億到6.59億年前，甾烷水平飆升了100至1000倍，達到一個峰值，並一直持續到今天。甾烷的多樣性也不斷增加，從單一的分子進化成"分子大雜燴"。這些結果遠比布勞克斯預想的更明顯，它們清楚地表明，在1400萬年的狹窄窗口期間，藻類迅速崛起，變得更加豐富和多樣化。
布勞克斯表示："藻類崛起的原因和產生的影響依然存在爭議，我很期待人們對此進行辯論。"但藻類崛起本身的證據是非常明顯的，促使我們從細菌世界向藻類世界轉變。"為何會如此？去年讀到一份研究，宣稱海洋中過去磷酸鹽（關鍵營養成分）水平很低時，布勞克斯感到困惑不解。直到8億年至6.35億年前，磷酸鹽水平才開始上升，當時恰是藻類崛起之前。布勞克斯稱："我想：哇，這不可能是巧合！"
當磷酸鹽水平較低時，細菌比藻類表現得更好，因為它們的細胞要小得多。它們的表麵積越大，就能從周圍環境中吸收越多的營養。布勞克斯說："如果營養水平很低，體積小每次都能成為贏家。在一個低磷酸鹽的世界裏，較大的藻類沒有機會。"在地球首次變成"雪球"時，這場比賽的優勢開始向藻類傾斜，當時大量冰川變成粉末，將磷釋放到海洋中。當地球變暖時，新暴露的地麵降雨增加，並向海中輸送更多的磷酸鹽。它在營養學上堪稱矯枉過正，但在這顆行星上此前從未發生過。布萊克斯稱，它打破了海洋細菌的束縛。
以下就是布勞克斯認為發生過的事情。起初，營養過剩會幫助藍藻占據優勢，這種藍藻可能被顯微鏡下才能看到的放牧細胞吃掉。這些細胞的數量遠超細菌，為此可釋放出更多的營養，以供更大的藻類生存，最終促使其蓬勃發展起來。這麼多的藻類存在反過來又加速rhizarians這類掠食者的進化，rhizarians被稱為單細胞獵手，它們每天會吞噬掉海洋中產生的50%藻類。
全新的食物網出現了，捕食者和獵物之間的軍備競賽也導致了越來越大的生物隨之進化。到6.35億年前，也就是埃迪卡拉紀（Ediacaran period）到來前，厘米大小的生命體開始出現。也正是在那個時期，第一批動物出現了。布勞克斯說："它們出現的時間是如此接近，磷酸鹽首先出現，接著是藻類，隨後是動物。藻類提供了食物和能源，使生物體變得越來越大。在隻有細菌存在的生態細菌中，我不認為會出現鯊魚。"
西華盛頓大學專注於研究古今藻類的羅賓·考德納（Robin Kodner）說："它代表了一個可行的方案，並將最新數據彙聚起來。但像所有涉及地球生物學研究的曆史那樣，顯得有些過分簡單化。"例如，有許多類型的藻類。其中，綠藻（特別是prasinophytes）是任何巨大生態係統中不可或缺的。目前還不清楚布勞克斯認為崛起的藻類是否屬於prasinophytes。
另外，許多prasinophytes很小，隻比藍藻稍大。也沒有什麼特別的原因證明，為何它們的崛起會以布勞克斯假設的方式對食物網大幅重塑。事實上，這樣的網絡十分複雜。藍藻和藻類共存，充當不同的角色。吞食某個群體的掠食者通常也會吃掉另一個種群。因此，研究海藻崛起究竟是如何導致動物崛起的，可能還需要更多的工作。考德納說："僅從地質學記錄獲取的數據，我不認為我們可以做得比這做得更好。"
哈佛大學的安德魯·克諾爾（Andrew Knoll）認為，億萬年前發生的事件肯定很難重現，而且總會引起人們的猜測和辯論。但布勞克斯的研究有很高價值，因為它把一堆不同的觀測糅合到統一的框架中，可以用於與未來的發現進行相比。正如布勞克斯所說的那樣："如果有人來對我說，他們有一個更好的解釋，我很樂意接受。"
譯者|小小
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